Institut für Pathologie: Molekularpathologie
Direktor: Prof. Dr. med. G. Sauter
Expression und klinische Signifikanz von
NrCAM im Kolonkarzinom
Dissertation
zur Erlangung des Grades eines Doktors der Medizin an der Medizinischen Fakultät der Universität Hamburg.
vorgelegt von: Manon I. Temme
aus Hamburg
Angenommen von der Medizinischen Fakultät der Universität Hamburg am: 05.07.2016
Veröffentlicht mit Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität Hamburg
Prüfungsausschuss, der/die Vorsitzende: Prof. Dr. Guido Sauter Prüfungsausschuss: 2. Gutachter/in: Prof. Dr. Tim Strate
I Inhaltsverzeichnis ... I Abkürzungsverzeichnis ... III Abbildungsverzeichnis ... V Tabellenverzeichnis ... VI 1. Einleitung ... 1
1.1 Hypothese und Fragestellung der Arbeit ... 1
1.2 Zelladhäsionsmoleküle mit Fokus auf NrCAM ... 1
1.2.1 Zelladhäsionsmoleküle: Definition, Bedeutung, Struktur und Einteilung ... 1
1.2.2 NrCAM: Lokalisation, Struktur, Formen, Interaktionen und Funktionen ... 3
1.2.3 NrCAM und seine Rolle bei psychiatrischen Störungen ... 8
1.2.4 NrCAM in humanen Tumoren ... 9
1.3 Kolonkarzinom ... 13
1.3.1 Das Kolon ... 13
1.3.2 Definition, Epidemiologie und Ätiologie des Kolonkarzinoms ... 14
1.3.3 Klassifikation nach UICC & Stadiengruppierung, Lokalisation und Metastasierung ... 14
1.3.4 Histologie, Einteilung und Genetik des Kolonkarzinoms ... 16
1.3.5 Klinik des Kolonkarzinoms ... 22
1.3.6 Diagnostik und Therapie des Kolonkarzinoms ... 22
1.3.7 Nachsorge und Prognose des Kolonkarzinoms ... 25
1.3.8 Prävention, protektive Faktoren und Früherkennung des Kolonkarzinoms ... 27
2. Material und Methoden ... 28
2.1 Untersuchungsmaterial ... 28 2.1.1 Kolon-Prognose-TMA ... 28 2.2 Immunhistochemie... 30 2.2.1 Protokoll ... 30 2.2.2 Auswertung ... 32 2.3 Statistik ... 33 3. Ergebnisse... 34 3.1 NrCAM-Expression im Kolonkarzinom ... 34
3.1.1 Assoziation zum Tumorphänotyp ... 35
3.1.2 Assoziation zum Geschlecht der Patienten ... 36
3.1.3 Assoziation zum Alter der Patienten ... 36
II 6. Abstract ... 47 7. Literaturverzeichnis ... 48 8. Danksagung ... 70 9. Lebenslauf ... 71 10. Eidesstattliche Versicherung ... 72
III
APC adenomatous polyposis coli
BAX Co-Faktor des TP53
BMPR1A bone morphogenetic protein receptor 1A
BRAF v-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1
CAM cell adhesion molecule
CD10 cluster of differentiation 10
CEA carcinoembryonic antigen
CHL1 close homolog of L1
CIMP CpG island methylator phenotype
CIN chromosomale Instabilität
c-met = HGFR
CSF cerebrospinal fluid
CT Computertomographie
DCC deleted in colorectal carcinoma
DNA deoxyribonucleic acid
EGFR epidermal growth factor receptor
EpCAM (=TACSTD1) epithelial cell adhesion molecule
F11 contactin 1
FAP familiäre adenomatöse Polyposis
FISH Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung
FJP (=JPS) familiäre juvenile Polyposis
FN3 Fibronektin Typ 3
FOBT fecal occult blood test
G1-3 Differenzierungsgrad 1-3
HE Hämatoxylin-Eosin
Her2 human epidermal growth factor receptor 2
HGFR hepatocyte growth factor receptor
HMPS hereditary mixed polyposis syndromes
HNPCC hereditäres nicht-polypöses Kolonkarzinom
hNrCAM human NrCAM
HRP horseradish peroxidase
ICAT inhibitor of beta-catenin and T-cell factor
IgCAM immunglobulin-type cell adhesion molecule
IGF2R insulin-like growth factor 2 receptor JPS (=FJP) juveniles Polyposis-Syndrom
kb kilo-Basenpaare
kDa kilo-Dalton
KRAS kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog
LKB1 liver kinase B1
LS Lynch-Syndrom
MAP mutator-Y-homolog-associated polyposis
MAPK mitogen-activated protein kinase
IV
MSH2 mutator S homolog 2
MSH6 mutator S homolog 6
MSI Mikrosatelliteninstabilität
MUTYH mutator Y homolog
n Anzahl
NCAM neural cell adhesion molecule
NgCAM neuron-glia cell adhesion molecule
NIH3T3 mouse embryonic fibroblast cell line
Npn-2 neoplastic progression 2
NrCAM neuron-glia-CAM-related cell adhesion molecule, neuronal CAM
NSCLC non small lung cancer
p; p-Wert Signifikanzwert
PAX3-FKHR Transkriptionsfaktoren, Fusionsprotein
PI3KCA Phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha
isoform
PJS Peutz-Jeghers-Syndrom
PMS2 postmeiotic segregation increased 2
PPAP polymerase proofreading-associated polyposis
pT/pN/pM pathologic stage (TNM)
RET receptor protein kinase ret gene
RT-PCR reverse transcription polymerase chain reaction
SCLC small cell lung cancer
Sema3F semaphorin 3F
shRNA short hairpin ribonucleic acid
siRNA small interfering ribonucleic acid
SKI Sloan-Kettering Institute
SMADH4 mothers against decapentaplegic homolog 4
SNP single nucleotide polymorphism
STK11 serin/threonin kinase 11
TACSTD1 (=EpCAM) tumor-associated calcium signal transducer 1
TBST tris-buffered saline and tween
TCF/LEF T-cell factor/lymphoid enhancing factor
TGF transforming growth factor
TMA tissue microarray
TNM tumor, nodes, metastases
TP53 tumor protein 53
tween Polyoxyethylen(20)-sorbitan-monolaurat
UICC union internationale contre le cancer
WHO World Health Organization
V
Abbildung 1: Übersicht über die Moleküle der Immunglobulin-Superfamilie und ihre Struktur ... 2
Abbildung 2: Schematische Abbildung von NrCAM ... 4
Abbildung 3: Eine Übersicht über die wichtigsten der extrazellulären Interaktionen von NrCAM in seiner Funktion als Ligand und Rezeptor ... 7
Abbildung 4: Repräsentatives Beispiel einer Immunfärbung unter Verwendung von NrCAM-Antikörpern auf Schilddrüsengewebe ... 10
Abbildung 5: Kanonischer Wnt-Signalweg ... 11
Abbildung 6: Lichtmikroskopisches Bild gesunder Kolonschleimhaut und eines Adenokarzinoms ... 13
Abbildung 7: Ableitung molekularer Gruppen 1-5 des kolorektalen Karzinoms ... 20
Abbildung 8: Klassische Adenom-Karzinom-Sequenz des CIN-pathways ... 21
Abbildung 9: Konzeptuelle Entwicklung von kolorektalen Tumoren mit CIMP ... 22
Abbildung 10: Staging und Prognose bei Patienten mit kolorektalem Karzinom ... 26
Abbildung 11: Kolonkarzinom-TMA ... 28
Abbildung 12: Auswirkungen des Tumorstadiums auf die Prognose des Kolonkarzinoms ... 30
Abbildung 13: 2-Schritt-Polymer-Methode (EnVision™) ... 31
Abbildung 14: Kolon-Gewebeproben nach Anfärbung mit dem NrCAM-Antikörper ... 33
Abbildung 15: Verteilung der NrCAM-Expression im Kolonkarzinom ... 34
Abbildung 16: Patientenüberleben in Abhängigkeit der NrCAM-Expression unter Berücksichtigung aller 4 Expressionsgrade. ... 37
Abbildung 17: Patientenüberleben in Abhängigkeit der NrCAM-Expression nach Einteilung in 2 Expressionsgrade. ... 37
Abbildung 18: Darstellung der im Amplikon 7q31.1 enthaltenen Gene ... 38
VI
Tabelle 1: TNM-Klassifikation nach UICC ... 15
Tabelle 2: Stadieneinteilung nach UICC ... 15
Tabelle 3: Kolon-TMA-Zusammensetzung ... 29
Tabelle 4: Auswertung der Immunhistochemie nach Reaktionsstärke ... 32
Tabelle 5: Assoziation zwischen NrCAM-Expression und dem Karzinom-Phänotyp. Einteilung in die 4 Expressionsgrade: ‚negativ‘, ‚schwach positiv‘, ‚moderat positiv‘, ‚stark positiv‘... 35
Tabelle 6: Assoziation zwischen NrCAM-Expression und dem Kolonkarzinom-Phänotyp. Einteilung in ‚positiv‘ und ‚negativ‘ ... 35
Tabelle 7: Assoziation zwischen NrCAM-Expression und dem Geschlecht der Patienten. Einteilung in die 4 Expressionsgrade: ‚negativ‘, ‚schwach positiv‘, ‚moderat positiv‘, ‚stark positiv‘ ... 36
Tabelle 8: Assoziation zwischen NrCAM-Expression und dem Geschlecht der Patienten. Einteilung in ‚positiv‘ und ‚negativ‘ ... 36
1 1. Einleitung
1.1 Hypothese und Fragestellung der Arbeit
In den letzten Jahren haben sich in der Krebstherapie auf Antikörpern basierende Therapeutika, die sich gegen tumorspezifische Moleküle richten, häufig als erfolgreich herausgestellt (Adams & Weiner, 2005; Tol & Punt, 2010). Die Antikörper können viele nützliche Effekte zeigen. Sie blockieren Wachstumssignale (z.B. Cetuximab), machen den Tumor für das Immunsystem sichtbar (z.B. Rituximab), verhindern die Bildung tumorversorgender Gefäße (z.B. Bevacizumab) und können als Transportmolekül für Chemotherapeutika oder Strahlung dienen (z.B. Ibritumomab, Ado-Trastuzumab emtansine). Daher wird zunehmend nach Angriffspunkten für neue derartige Therapieansätze gesucht. Krohn führte im Rahmen ihrer Dissertation (Institut für Pathologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf) eine Array-komparative genomische Hybridisierung durch, um Kopiezahlveränderungen in humanen Tumoren zu detektieren. Hierbei tauchte in einem Ösophaguskarzinom (Case # 4021, Herkunft: Klinik für Allgemein-, Viszeral- und Thoraxchirurgie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf) vermehrt das Zelladhäsionsmolekül NrCAM innerhalb einer Amplifikation im Chromosom 7q31 auf (Krohn, 2014, nicht-publizierte Beobachtung). Da Theodor Boveri bereits 1914 erkannt hatte, dass Veränderungen der Zelladhäsion eine wichtige Rolle in der Tumorprogression spielen, wurde entschieden, NrCAM detaillierter zu untersuchen und seine potenzielle klinische und prognostische Bedeutung zu erkunden (Boveri, 1914; Cavallaro & Christofori, 2004).
In einer weiteren Arbeit wurde die Häufigkeit, Verteilung und Stärke der Expression von NrCAM in humanen Tumoren anhand von immunhistochemisch untersuchten Multitumor-TMA-Schnitten orientierend untersucht (Dancau, 2012). Darin zeigte sich im Kolonkarzinom eine NrCAM-Expression von 10,2%. Vorangegangene Arbeiten zu NrCAM lassen einen Zusammenhang mit der Karzinogenese, insbesondere auch im Kolonkarzinom, vermuten (Conacci-Sorrell et al., 2002; Dhodapkar et al., 2001). In dieser Dissertation werden daher das Vorkommen und die Prognoserelevanz von NrCAM anhand eines Kolonkarzinom-Tissue-Microarrays untersucht.
1.2 Zelladhäsionsmoleküle mit Fokus auf NrCAM
1.2.1 Zelladhäsionsmoleküle: Definition, Bedeutung, Struktur und Einteilung
Zelladhäsionsmoleküle (CAM; cell adhesion molecule) beeinflussen neben der Adhäsion zwischen Zellen untereinander und der Adhäsion zwischen Zellen und der extrazellulären Matrix auch die Signaltransduktionswege. Veränderungen des Vorkommens und der Aktivität dieser Moleküle spielen daher eine entscheidende Rolle in der Tumorprogression, insbesondere hinsichtlich der Invasion und Metastasierung. Zu den CAMs zählen Cadherine,
2 IgCAMs (immunglobulin-type cell adhesion molecules), Integrine, Selektine und andere (Cavallaro & Christofori, 2004).
Adhäsionsmoleküle der Immunglobulin-Superfamilie finden sich in vielen verschiedenen Zelltypen wie beispielsweise Zellen des Nervensystems, Leukozyten und epithelialen und endothelialen Zellen. Sie sind daher unter anderem von großer Bedeutung in der Hirnentwicklung, der Immunantwort, der Gefäßsystementwicklung sowie der Hautmorphologie (Aplin et al., 1998; Cavallaro & Christofori, 2004). Ferner gehen sie sowohl homophile als auch heterophile Verbindungen innerhalb ihrer Subgruppe, mit CAMs anderer Subgruppen und mit extrazellulären Matrixproteinen ein.
IgCAMs kommen auf den Zelloberflächen vor und zeichnen sich durch das Vorhandensein einer oder mehrerer Kopien von Immunglobulin-ähnlichen Komponenten aus, die eine kompakte Struktur mit zwei Cytosin-Resten aufweisen, welche durch 55-75 Aminoacylreste getrennt sind. Diese sind als antiparallele beta-Faltblätter angeordnet. Zusätzlich befindet sich typischerweise etwa 10-15 Stellen vor dem ersten Cytosin ein „invariables“ Tryptophan (Aplin et al., 1998; Davies & Metzger, 1983; Kabat et al., 1992; Spektrum, 2000; Vaughn & Bjorkman, 1996; Williams & Barclay, 1988).
Abbildung 1: Übersicht über die Moleküle der Immunglobulin-Superfamilie und ihre Struktur (Brümmendorf & Rathjen, 1993).
3 Die Ig-Superfamilie umfasst über 100 verschiedene Polypeptide (Spektrum, 2000). Sie unterteilt sich weiter in die drei folgenden Gruppen: Moleküle mit extrazellulären Immunglobulin(Ig)-ähnlichen-Domänen, Moleküle mit zusätzlichen Fibronektin-Typ-3-ähnlichen Domänen (Ig-/FN3-Gruppe) und Moleküle mit Ig-Domänen plus anderen Komponenten. Zur Gruppe Ig/FN3 gehören wiederum die Subgruppen NCAM, L1 und F11. Eine Übersicht wird in Abbildung 1 gegeben (Brümmendorf & Rathjen, 1993).
Zur L1-Familie werden die Proteine L1, CHL1, Neurofascin, NgCAM und NrCAM gezählt. Diese Moleküle haben eine besondere Bedeutung bei axonalem Wachstum, axonaler Führung und Faszikulation, neuronaler Migration, neuronalem Überleben, Myelinisierung, synaptischer Plastizität und posttraumatischer neuronaler Regeneration (Bennett & Baines, 2001; Brümmendorf & Rathjen, 1998; Maness & Schachner, 2007).
Alle Moleküle der L1-Familie setzen sich zusammen aus einem extrazellulären, einem transmembranösen und einem zytoplasmatischen Segment. Für die extrazelluläre Region der L1-verwandten Moleküle sind sechs Immunglobulin-ähnliche Domänen und drei bis fünf Fibronektin-Typ-3-Einheiten kennzeichnend, gefolgt von einem einzelnen transmembranösen Segment und einer in ihrer Sequenz hochkonservierten zytoplasmatischen Kette von ca. 110 Aminoacyl-Resten. In dieser zytoplasmatischen Domäne findet sich eine feste Sequenz (FIGQ/AY), die Ankyrin reversibel bindet, mit dem sich das L1-Molekül mit dem subkortikalen Aktin-Zytoskelett verbinden kann (Bennett & Baines, 2001; Hortsch, 2000; Maness & Schachner, 2007). Trotz der ähnlichen Struktur der Moleküle sind die Mitglieder der L1-Familie nur in 35-40% homolog (Schmid & Maness, 2008).
Da NrCAM das für diese Arbeit entscheidende Molekül darstellt, wird im Folgenden detaillierter auf dessen Struktur, Funktion, Vorkommen und Bedeutung eingegangen.
1.2.2 NrCAM: Lokalisation, Struktur, Formen, Interaktionen und Funktionen
NrCAM steht für neuronal cell adhesion molecule oder neuron-glia-CAM-related cell adhesion molecule.
Sein Genlocus liegt auf Chromosom 7q31.1, hat eine Länge von etwa 316 kb und enthält 34 Exons (Janik & Czarnocka, 2010; Lane et al., 1996; Maness & Schachner, 2007).
Das etwa 200-220 kDa schwere Molekül setzt sich extrazellulär aus sechs Immunglobulin-Typ-C2-ähnlichen Domänen, fünf Fibronektin-Typ-3-ähnlichen Komponenten sowie einer einzelnen transmembranösen und einer kurzen hochgradig konservierten zytoplasmatischen Domäne zusammen (Grumet et al., 1991; Janik & Czarnocka, 2010; Kayyem et al., 1992; Lane et al., 1996). Einen Überblick über die Struktur des Moleküls gibt Abbildung 2. Da das dritte Fibronektin-ähnliche Segment eine Furin-ähnliche Schnittstelle enthält, konnte NrCAM bisher nur in einer 135-150 kDa- und einer 60 kDa-Form detektiert werden (Davis et al., 1996; Grumet et al., 1991; Kayyem et al., 1992). 2010 wurde zudem von Feinberg et al. eine
4 lösliche Form des Glykoproteins beschrieben, welches von myelinisierenden Schwann-Zellen produziert wird und sich vorwiegend an den Ranvier’schen Schnürringen vorfindet. Bisher konnte jedoch nicht mit Sicherheit festgestellt werden, ob es sich tatsächlich um eine lösliche Form handelt oder um ein Splicing-Spaltprodukt, dem die zytoplasmatische Domäne fehlt (Feinberg et al., 2010).
Im menschlichen NrCAM konnten verschiedene alternative Splicing-Stellen detektiert werden, in Folge derer unterschiedliche Isoformen entstehen. Diese werden mit AE19, AE10, AE10K2, AE12 und AE93 bezeichnet (Grumet et al., 1991; Ishiguro et al., 2006; Lane et al., 1996; Wang et al., 1998). Das prominenteste Splicing ist eine 93-Aminoacyl-Deletion in der fünften Fibronektin-Typ-3-Einheit, aus der eine besonders häufig im Gehirn vorkommende NrCAM-Isoform entsteht, die nur vier statt fünf Fibronektin-Typ-3-Einheiten besitzt (Sakurai, 2012).
Schon 1990 stellten de la Rosa et al. fest, dass die Häufigkeit sowie die Lokalisation von NrCAM im Laufe der Embryogenese Änderungen unterliegen (de la Rosa et al., 1990). Ähnlich verhält es sich mit der Ausprägung der unterschiedlich gesplicten Exons zu verschiedenen Zeitpunkten in der Entwicklung. Um dies nachzuweisen, wurde mRNA von erwachsenem und fetalem Gewebe aus Gehirn, Nebenniere, Pankreas und Plazenta mit Hilfe von RT-PCR auf Exon-Varianten hin untersucht. Für die Exons AE10 und AE19 konnten zwar Unterschiede hinsichtlich der Gewebeverteilung, jedoch keine bezüglich des Alters der Gewebe detektiert werden. Für AE10K2 hingegen wurde ein Zugewinn und für AE12 ein Verlust an Exon-Nutzung im erwachsenen Gewebe beobachtet (B. Wang et al., 1998).
Obwohl bisher keine biochemischen oder biologischen Unterschiede zwischen den Isoformen gefunden werden konnten, wird angenommen, dass einige dieser Insertionen und Deletionen die Bindungseigenschaften und damit die biologischen Funktionen des Moleküls beeinflussen (Sakurai, 2012; Volkmer et al., 1996).
Abbildung 2: Schematische Abbildung von NrCAM. Extrazellulär: 6 Ig-ähnliche Domänen (Kreise) und 5 Fibronektin-Typ-3-ähnliche Domänen (Rechtecke). Transmembran (graues Rechteck): C=Cystein als möglicher Fettsäuren-Modifikationsort. Intrazellulär: PDZ-Domänen-Bindungsort am C-terminalen Ende, dargestellt als SDV. Splicing-Insertionen und -Deletionen sind durch Dreiecke dargestellt. Die Zahlen geben die enthaltene Anzahl an Aminosäuren an. In der dritten Fibronektin-Einheit sind mögliche Schnittstellen markiert (Sakurai, 2012).
5 Erstmalig beschrieben wurde das Glykoprotein von de la Rosa et al. unter dem Namen Bravo und ein Jahr später unter der aktuellen Bezeichnung NrCAM von Grumet et al., der das Molekül im Nervensystem und der Retina des Huhns nachwies (de la Rosa et al., 1990; Grumet et al., 1991).
Bisher konnte NrCAM sowohl im sich entwickelnden als auch im adulten Nervensystem in Gliazellen und Neuronen nachgewiesen werden (Backer et al., 2002; Krushel et al., 1993; Lustig et al., 2001). Es findet sich hierbei unter anderem in der Bodenplatte des sich entwickelnden Rückenmarks, in den kommissuralen Zellen, in ventralen Mittellinienstrukturen des gesamten Rückenmarks, im Chiasma opticum sowie der Emenentia mediana. Die Expression ist besonders stark auf kreuzenden Fasern, die durch diese Strukturen ziehen, was eine Bedeutung von NrCAM für die axonale Führung vermuten lässt. Auch in großen kreuzenden und nicht-kreuzenden Hirnbahnen − wie der anterioren und posterioren Kommissur, dem Corpus callosum, dem lateralen olfaktorischen Trakt und dem habenulo-interpedunkulären Trakt – konnte NrCAM detektiert werden (Lustig et al., 2001). NrCAM in den inferioren Kernen der Olive sowie den Purkinje-Zellen ist ein Beispiel für das Vorkommen sowohl auf Axonen als auch auf den entsprechenden Zielzellen (Backer et al., 2002). Demyanenko et al. beschreiben außerdem NrCAM − zusammen mit dem Sema3F-Rezeptor Npn-2 – in thalamokortikalen Axonsubpopulationen, wo es diese zu spezifischen neokortikalen Arealen im ventralen Telencephalon leitet. Der Verlust von NrCAM in diesen Regionen veränderte das finale topographische Mapping und führte zu verminderter Sehschärfe und Unterschieden in der Okularität (Demyanenko et al., 2011). Im Hippocampus, Cerebellum und olfaktorischen Bulbus werden von NrCAM vermutlich synaptische Formation und Funktion beeinflusst, während über die Expression auf Schwann-Zellen die Myelinisierung induziert wird (Sakurai, 2012; Suter et al., 1995).
Grumet et al. nahmen zunächst an, dass NrCAM nur in neuronalem Gewebe vorkommt (Grumet et al., 1991). Inzwischen weiß man jedoch, dass NrCAM zwar überwiegend in diesen Geweben zu finden ist, viele andere Gewebe und Zellen jedoch ebenfalls NrCAM aufweisen (Conacci-Sorrell et al., 2002; Wang et al., 1998).
Anhand der Untersuchung von vielen verschiedenen humanen Geweben mit Hilfe von Northern Blots konnte eine NrCAM-Expression in Form eines ~7kb mRNA-Bandes auch in Plazenta, Pankreas, Nebennierenmark und -rinde, Schilddrüse und Hoden gefunden werden. Da die Stärke der NrCAM-Ausprägung in Pankreas und Nebennieren der im Gehirn sehr ähnlich ist und die beiden Organe sowohl exokrine als auch endokrine Eigenschaften besitzen, wurde auf eine NrCAM-Beteiligung an der Aufrechterhaltung der Homöostase geschlossen. Diese Hypothese wird auch durch die beobachtete signifikante NrCAM-Expression in der Schilddrüse unterstützt (Wang et al., 1998). Weiterhin konnte eine Expression in Linsenfaserzellen gefunden werden. In daraufhin untersuchten NrCAM-knock-out-Mäusen kam es zunächst zu einer Desorganisation von Linsenfasern, gefolgt von Zelldesintegration, Akkumulation von Zelldetritus und schließlich der Entstehung eines Katarakts mit der Penetranz von 100% (Moré et al., 2001). Und schließlich wurde NrCAM in
6 Verbindung mit der endothelialen Differenzierung gebracht, als es bei Forschungen zur Angiogenese entdeckt wurde. Das Molekül wurde auf tubulären mikrovaskulären endothelialen Zellen gefunden. In Analogie zum Zusammenwirken von Integrin beta-1 und NrCAM bei neuronalem Wachstum beeinflusst es dort zusammen mit dem endothelial-exprimierten Integrin alpha2-beta1 die Anzahl, Länge und Weite von kapillären Gefäßen der Umbilikalvene oder neonatalen Vorhaut (Gamble et al., 1993; Glienke et al., 2000).
Sowohl die extrazelluläre als auch die intrazelluläre Komponente des NrCAM-Moleküls kann verschiedene Interaktionen vermitteln. Dabei kann NrCAM zusammen mit anderen Molekülen der Ig-Superfamilie sowohl Kation-abhängige homophile Bindungen zwischen Neuronen als auch Kalzium- oder Magnesium-abhängige heterophile Bindungen zwischen Neuronen und anderen Zelltypen wie Fibroblasten eingehen. Hierbei sind die homophilen Bindungen wesentlich geringer ausgeprägt als bei anderen Zelladhäsionsmolekülen wie NgCAM (Mauro et al., 1992).
Extrazellulär beeinflusst NrCAM über eine heterophile Verbindung mit Axon-assoziiertem Contactin-1 (F11) oder immobilisiertem Neurofascin das neuronale Wachstum am Axon bzw. an den tektalen Zellen (Morales et al., 1993; Volkmer et al., 1996). Mauro et al. vermuteten bereits 1992, dass die Expression von NrCAM in peripheren Geweben sowie in peripheren Nerven eine Rolle für Nervenwachstum, axonale Führung sowie posttraumatische Axonregeneration spielt (Mauro et al., 1992). In der frühen Phase der Myelinisierung des peripheren Nervensystems kann zudem eine Verbindung von Axonin-1 auf der neuronalen Membran und dem auf Gliazellen-sitzenden NrCAM nachgewiesen werden, womit eine Beteiligung von NrCAM an der axonalen Führung sowie der Myelinisierung angenommen wird (Suter et al., 1995). Auch im zentralen Nervensystem beeinflusst das sich im Neuralrohr befindliche NrCAM im Zusammenspiel mit Axonin-1, welches in den Wachstumskegeln der Nervenfasern sitzt, die Nervenentwicklung. Bei Inhibierung der Verbindung der zwei Moleküle konnten die kommissuralen Fasern im Rückenmark von Hühnern die Mittellinie nicht mehr überqueren (Stoeckli & Landmesser, 1995). Eine weitere Verbindung, die hier erwähnt werden soll, kann sich zwischen einem Contactin/NrCAM-Rezeptorkomplex auf Neuronen und der Rezeptor-Protein-Tyrosin-Phosphatase-beta (RPTP-beta) ausbilden. Diese ist wichtig für neuronales Wachstum und neuronale Differenzierung (Sakurai et al., 1997). Zusätzlich zu den Bindungen zu Membranen anderer Zellen kann NrCAM auch extrazelluläre Bindungen zu Molekülen auf derselben Zellmembran aufbauen. Hier sind Bindungen zu Neurophilin-2 und Plexin-A1 zu nennen, welche als Komplex als Rezeptor für Semaphorine dienen. Diese wiederum dienen der axonalen Führung in der Entwicklung des Nervensystems (Falk et al., 2005; Sakurai, 2012). Weiterhin konnte eine Komplexbildung mit alpha4beta1-Integrinen in Melanom-Zellen sowie eine Interaktion mit beta1-Untereinheiten von Natrium-Kanälen festgestellt werden (Conacci-Sorrell et al., 2005; McEwen & Isom, 2004).
7 Die intrazellulären Interaktionen wurden 2009 von Herron et al. ausführlich in einem Review behandelt (Herron et al., 2009). Neben einer Bindung mit Ankyrin-G und Ankyrin-B, deren Funktion bisher ungeklärt ist, geht das C-terminale Ende von NrCAM Bindungen mit PDZ-Domänen-haltigen synapsenassoziierten Proteinen ein, wie z.B. SAP102 und SAP97, wodurch vermutlich Funktionen im Synapsenbereich moduliert werden (Davey et al., 2005; Dirks et al., 2006; Sakurai, 2012). Zu Ezrin konnte keine direkte Bindung gefunden werden, es wurde jedoch eine gleichzeitige Häufung beider Proteine in invasiven Karzinom-Zelllinien beobachtet (Conacci-Sorrell et al., 2002). Abbildung 3 gibt eine Übersicht über die wichtigsten extrazellulären Liganden- und Rezeptorfunktionen des NrCAM.
Abbildung 3: Eine Übersicht über die wichtigsten der extrazellulären Interaktionen von NrCAM in seiner Funktion als Ligand und Rezeptor (Grumet, 1997). Nr, NrCAM. Ax-1, Axonin-1. X, unbekanntes Molekül.
Zusammenfassend ist NrCAM nach aktuellem Forschungsstand ein Zelladhäsionsmolekül der Ig-Superfamilie, das vorwiegend in neuronalem Gewebe vorliegt und sich an Zellproliferation, -differenzierung und -migration, neuronaler Entwicklung, axonalem Wachstum und axonaler Führung, Synapsenbildung, Nervenaussprossung sowie Myelinisierung in physiologischem Rahmen beteiligt. In pathologischer Hinsicht spielt NrCAM neben seiner Bedeutung in der Kataraktentstehung u.a. eine Rolle bei Autismus und Drogenabhängigkeit sowie bei humanen Tumoren. Dieses wird in den folgenden zwei Abschnitten detaillierter erläutert (Janik & Czarnocka, 2010; Sakurai, 2012).
8 1.2.3 NrCAM und seine Rolle bei psychiatrischen Störungen
Ishiguro et al. fanden im Laufe ihrer Forschung zu NrCAM starke Anhaltspunkte für einen Zusammenhang zwischen den verschiedenen NrCAM-Haplotypen und den individuellen Unterschieden der Prädisposition für die Entwicklung von Abhängigkeiten. Es konnten Polymorphismen, 3‘-Haplotypen und 5‘-Haplotypen identifiziert werden, die bei Individuen ohne jeglichen Substanzmissbrauch im Vergleich zu abhängigen Individuen weniger stark vorkommen. Da NrCAM-Knock-out-Mäuse im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen ebenfalls ein reduziertes Abhängigkeitsverhalten gegenüber Morphin, Kokain sowie Amphetamin zeigten, wird angenommen, dass eine stärkere NrCAM-Expression mit einer erhöhten Abhängigkeitsprädisposition einhergeht (Ishiguro et al., 2006).
Genetische Studien fanden einen Genlocus auf Chromosom 7, der vermutlich die Anfälligkeit, einen Autismus zu entwickeln, erhöht. Bei genauerer Untersuchung dieses Locus fand sich eine Assoziation zu einigen Polymorphismen in der Promotorregion sowie nichttranslatierten Regionen von NrCAM (Bonora et al., 2005). Diese Vermutung wird unterstützt durch die Studien-Ergebnisse von Sakurai et al., die eine übermäßige Transmission von bestimmten NrCAM-Haplotypen bei schwerer Ausprägung der obsessiven-zwanghaften Form des Autismus beobachteten (Sakurai et al., 2006). Auch Marui et al. fanden Evidenz für einen signifikanten Zusammenhang. Sie untersuchten in der japanischen Bevölkerung in einer Fall-Kontroll-Studie 18 SNPs (single nucleotide polymorphisms) im NrCAM-Gen und fanden in sieben davon die vermutete Assoziation zum Autismus (Marui et al., 2009). Zudem konnte in Gehirnen von Autismus-Patienten festgestellt werden, dass NrCAM hier andere Splicing-Varianten aufwies (Voineagu et al., 2011). Zusammenfassend ist NrCAM sehr wahrscheinlich für die veränderten Hirnbahnen sowie -funktionen des Autismus verantwortlich oder zumindest an ihnen beteiligt.
Kim et al. stellten erste Vermutungen bezüglich einer genetischen Assoziation von NrCAM und Schizophrenie an, aktuell fehlt jedoch noch die entscheidende Evidenz, um ein überzeugendes und eindeutiges Statement zu formulieren (Kim et al., 2009).
Bisher erst marginal erforschte potenzielle Zusammenhänge wurden außerdem zwischen NrCAM und Kaffeegenuss sowie NrCAM und mathematischen Schwächen gefunden (Amin et al., 2012; Docherty et al., 2010).
Studien zur Proteomik identifizierten NrCAM schließlich als potenziellen CSF-Biomarker für die Alzheimer-Erkrankung. Normale NrCAM-Expression spräche für den Grad CDR0, während eine erniedrigte NrCAM-Expression für den Grad CDR1 im „Clinical Dementia Rating“-Test stünde. Zusammen mit fünf weiteren Markern (A-beta42, Tau, YKL-40, Chromogranin A, Carnosinase I) soll NrCAM die diagnostische Genauigkeit erhöhen (Hu et al., 2010; Perrin et al., 2011).
9 1.2.4 NrCAM in humanen Tumoren
Es konnte mittlerweile sowohl für eine erhöhte als auch für eine erniedrigte NrCAM-Expression ein Zusammenhang zur Karzinomprogression in humanen Tumoren – v.a. Hirntumoren, Kolonkarzinom, Melanom, Pankreaskarzinom sowie Schilddrüsenkarzinom − gezeigt werden. Im Folgenden werden die bisherigen Erkenntnisse zusammengefasst.
Hirntumoren
Eine Überexpression konnte mit Hilfe von Gen-spezifischer RT-PCR-Analyse in Hirntumoren wie hochgradigen Astrozytomen, Gliomen und Glioblastomen festgestellt werden. Dagegen fand man in Neuroblastomen und Meningeomen eine nur geringe Expression. Bei detaillierterer Untersuchung des vorliegenden NrCAM konnte im Northern Blot eine 1,4 kb mRNA nachgewiesen werden, wohingegen man in gesundem Gewebe 7,5 kb mRNA-Transkripte vorfindet. Es bleibt zu erforschen, ob dieser Unterschied in der Anzahl von Basenpaaren tumorspezifisch ist. Der anschließende genomische Southern Blot ergab, dass die NrCAM-Überexpression Folge einer Genamplifikation ist (Sehgal et al., 1998). Ergebnisse einer darauf folgenden Studie bestärkten die vermutete Verbindung zwischen Karzinogenese und NrCAM-Expression. Durch Einbringen von Antisense-NrCAM konnten die tumorigenen Eigenschaften von Glioblastomen reduziert werden. Im Detail wurde weniger natives NrCAM exprimiert, die Zellmorphologie veränderte sich, die Zellproliferationsrate wurde reduziert und der Zellzyklus verlängerte sich. Zudem wurde eine starke Reduktion der Soft-Agar-Kolonien sowie der Invasion durch die extrazelluläre Matrix in vitro beobachtet. In vivo konnte in Nacktmäusen eine komplette Hemmung der Tumorbildung erreicht werden (Sehgal et al., 1999). In der Zusammenschau wird angenommen, dass NrCAM als Tumormarker oder als Ansatz für neue Therapiemöglichkeiten dienen könnte.
Papilläres Schilddrüsenkarzinom . In papillären Schilddrüsenkarzinomen konnte mit der Quantitativen-Reverse-Transkriptase-PCR eine erhöhte NrCAM-Expression gefunden werden, die dem 1,3- bis zu 30,7-fachen der normalen Expression entsprach. Das immunhistochemische Bild bestätigte die Überexpression und das Protein konnte in 93,3% der untersuchten Tumoren detektiert und vorwiegend im Zytoplasma lokalisiert werden (Górka et al., 2007). Die verstärkte Expression konnte durch Microarray-Analysen mehrfach bestätigt werden (Delys et al., 2007; Jarzab et al., 2005). In einer weiteren Studie induzierte eine künstlich erhöhte Expression des RET/PTC1-Onkogens viele Gene, die zu Entzündung und Tumorinvasion führen, − darunter auch das NrCAM-Gen (Borrello et al., 2005). Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Stärke der Expression und dem Tumorstadium oder der Tumorgröße wurde nicht festgestellt, dennoch geht man davon aus, dass NrCAM hier eine Rolle in der Pathogenese sowie in dem Verhalten des Karzinoms spielt (Górka et al., 2007). Ein Beispiel für eine Immunfärbung mit NrCAM-Antikörpern für verschiedene Gewebe der Schilddrüse zeigt Abbildung 4.
10 Abbildung 4: Repräsentatives Beispiel einer Immunfärbung unter Verwendung von NrCAM-Antikörpern auf gesundem Schilddrüsengewebe (A), einem peripheren Nerven (B) und Gewebe aus papillären Schilddrüsenkarzinomen verschiedener Stadien (C-H). C, pT1; D-F, pT2; G-H, pT3 (Górka et al., 2007).
Pankreaskarzinom
Im Pankreaskarzinom konnte im Vergleich zum gesunden Gewebe ein zunehmender Verlust der normal sehr hohen NrCAM-Expression beobachtet werden. In gut oder moderat differenzierten Karzinomen zeigt sich die Expression nahezu unverändert, während das Protein in schlecht differenzierten Karzinomen stark reduziert bzw. nicht nachweisbar ist. Es wird angenommen, dass NrCAM im gesunden Pankreas für die Aufrechterhaltung der Integrität und Organisation der Azini zuständig ist und es durch den Verlust an NrCAM zur Tumorgenese kommt. Aus der unterschiedlichen gewebe- und zellspezifischen NrCAM-Expression wurde schließlich geschlossen, dass dieses Zelladhäsionsmolekül an der Pathogenese sowie dem invasiven und metastasierenden Verhalten von Pankreaskarzinomen beteiligt ist (Dhodapkar et al., 2001).
Kolonkarzinom
Der Wnt-Signalweg hat große Bedeutung in der embryonalen Entwicklung hinsichtlich der Achsenstruktur, Zelldifferenzierung, Zellproliferation und Zellmigration. Die Schlüsselkomponente des kanonischen Signalwegs ist beta-Catenin, welches unter anderem Zelladhäsion vermittelt und Cadherin-Rezeptoren mit dem Zytoskelett verknüpft. Die für das Kolonkarzinom typischen Mutationen, wie z.B. eine APC-Mutation, führen im kanonischen Wnt-Signalweg zu einem erhöhten beta-Catenin-Spiegel durch die fehlende Hemmung von APC (siehe Abbildung 5). Einen ähnlichen Effekt auf den beta-Catenin-Spiegel können auch Überexpressionen von z.B. SKI-Proteinen haben. Das vermehrte Beta-Catenin wiederum
11 induziert im Komplex mit dem Transkriptionsfaktor TCF/LEF nun dauerhaft die Transkription der Zielgene des Signalwegs (Conacci-Sorrell et al., 2002; Polakis, 2000).
Plakoglobin ist homolog zu beta-Catenin und ebenfalls an der Zelladhäsion beteiligt. Es kann indirekt über die Induktion von Catenin als auch direkt in Abwesenheit von beta-Catenin den Wnt-Signalweg beeinflussen (Conacci-Sorrell et al., 2002; Klymkowsky et al., 1999).
Abbildung 5: Kanonischer Wnt-Signalweg; links inaktiviert, rechts durch Wnt aktiviert (Sino Biologicall Inc., 2015).
Conacci-Sorrell et al. induzierten in Nierenzellkarzinomlinien, in denen weder beta-Catenin noch Plakoglobin nachweisbar waren, jeweils die beta-Catenin- bzw. die Plakoglobin-Produktion und untersuchten in Microarrays, welche Gen-Expression davon beeinflusst wurde. Es fand sich in beiden Fällen eine stark erhöhte NrCAM-Expression. Daraufhin wurde
12 NIH3T3-Zellen, die normalerweise kein NrCAM aufweisen, mit Hilfe retroviraler Transduktion NrCAM injiziert. Als Resultat zeigten sich stimuliertes Zellwachstum, verstärkte Motilität, induzierte Transformation sowie schnell wachsende Tumoren in Nacktmäusen. In der Folge wurde die NrCAM-Expression in Tumoren und gesunden Geweben untersucht und eine hohe Expression in Geweben des Kolonkarzinoms und des malignen Melanoms (siehe unten) gefunden, die in den jeweiligen gesunden Geweben nicht nachgewiesen werden konnte. Aus diesen Ergebnissen wurde geschlossen, dass NrCAM ein wichtiges Zielgen des beta-Catenin-TCF/LEF-Komplexes ist und sich an der Tumorgenese des Kolonkarzinoms beteiligt, indem es das Zellwachstum sowie die Motilität erhöht (Conacci-Sorrell et al., 2002).
Malignes Melanom . In malignen Melanomen und ihren Zellreihen wurden ebenfalls einige veränderte Komponenten des Wnt-Signalwegs − wie APC, ICAT, beta-Catenin und LEF-1 − identifiziert, die zu einer Aktivierung des Signalwegs führen. Da beta-Catenin in ca. 30% der humanen Melanome gefunden wurde, wird davon ausgegangen, dass dieses auch hier NrCAM hochreguliert und es eine besondere Rolle in der Entstehung dieses Tumors spielt (Larue & Delmas, 2006). Wie bereits im obigen Abschnitt zur Rolle von NrCAM im Kolonkarzinom beschrieben, konnte im Rahmen der Forschung von Conacci-Sorrell et al. auch in malignen Melanomen eine entsprechende, verstärkte NrCAM-Expression gefunden werden, die in gesundem Gewebe fehlte. Um eine potenzielle Bedeutung von NrCAM für die Motilität in Melanomen zu finden, wurde Kulturen aus malignen Melanomen eine Wunde zugefügt und ein anti-NrCAM-Antikörper hinzugegeben. Anschließend wurde die Fähigkeit des Tumors beobachtet, die Wunde zu verschließen. Es zeigte sich, dass sich das Ausmaß des Wundverschlusses reduzierte. In einer zweiten Studie konnte zudem festgestellt werden, dass eine durch siRNA-(small interfering RNA)-vermittelte NrCAM-Suppression die adhäsiven und tumorigenen Kapazitäten der Melanomzellen hemmte. Daher wurde auch hier auf eine positive Korrelation zwischen NrCAM und Zellmotilität, Zelladhäsion und Zellwachstum in der Tumorprogression geschlossen (Conacci-Sorrell et al., 2002; Conacci-Sorrell et al., 2005). Weitere Tumoren . Eine Überexpression des NrCAM-Gens in Ependymomen mit hoher Proliferation wurde mit einer schlechten Prognose assoziiert. Hinsichtlich der Tumordifferenzierung, des Patientenalters und des Patientengeschlechts konnte jedoch kein signifikanter
Zusammenhang gefunden werden (Lukashova-v Zangen et al., 2007). In alveolären Rhabdomyosarkomen konnte im Vergleich zum weniger aggressiven
embryonalen Subtyp ebenfalls eine erhöhte Expression von NrCAM detektiert werden. Dieses wurde hier als Zielgen des für den alveolären Subtyp spezifischen PAX3-FKHR-Transkriptionsfaktors untersucht (Laé et al., 2007). . Eine deutliche Überexpression fand man auch in etwa 54% der kleinzelligen Bronchialkarzinome, durch welche sie sich von den nichtkleinzelligen Bronchialkarzinomen unterscheiden. NrCAM wird daher bereits als immunhistochemischer Marker in der Differentialdiagnostik diskutiert (Taniwaki et al., 2006).
13 1.3 Kolonkarzinom
1.3.1 Das Kolon
Das Kolon ist Teil des Magen-Darm-Traktes und gliedert sich in die Abschnitte Appendix, Caecum, Colon ascendens, Colon transversum, Colon descendens und Colon sigmoideum. Seine Aufgaben bestehen in der Resorption von Wasser und Salzen, Sekretion von Schleim sowie Verwertung schwerverdaulicher Nahrungsbestandteile mit Hilfe der Darmflora (BDI, 2015).
Abbildung 6: Lichtmikroskopisches Bild gesunder Kolonschleimhaut (links) und eines Kolon-Adenokarzinoms (rechts) (Institute of Pathology Heidelberg, 2014).
Histologisch findet sich im Kolon der für den Verdauungstrakt typische Wandaufbau aus den vier Schichten Mukosa, Submukosa, Muskularis und Serosa/Adventitia. Die Mukosa wiederum besteht aus Epithel, Lamina propria und Muscularis mucosae. Makroskopisch bilden Mukosa und Submukosa die unbeständigen Plicae semilunares. Das Epithel präsentiert sich als einschichtiges Zylinderepithel mit vielen Schleim-bildenden Becherzellen, Colonozyten mit kurzen Mikrovilli zur Resorption oder Sekretion von Kochsalz und Wasser, Serotonin-sezernierenden EC-Zellen, wenigen Paneth-Zellen (Sekretion von antimikrobiell wirksamen Substanzen) und Stammzellen. Es erfüllt zudem die Funktion einer Diffusionsbarriere. Typisch für das Kolon sind das Vorliegen von tiefen und dicht stehenden Krypten und das Fehlen von Zotten. Die Lamina propria enthält neben Bindegewebe Blutgefäße, Nerven, Lymphkapillaren und Zellen des Immunsystems. Die Muscularis mucosae ermöglicht der Mukosa eine eigene Motilität. Die Submukosa enthält größere Blut- und Lymphgefäße sowie den Plexus submucosus. Die Muskularis setzt sich aus einer Ring- und einer Längsmuskelschicht zusammen. Sie ist für Durchmischung und Peristaltik verantwortlich und enthält den Plexus myentericus. Durch die nicht vollständig zirkulär ausgebildete Längsmuskelschicht entstehen die drei makroskopisch sichtbaren Taenien - Taenia libera, mesocolica und omentalis. Intraperitoneal ist das Kolon schließlich von Serosa umgeben, extraperitoneal durch die bindegewebige Adventitia (Lüllmann-Rauch, 2006). Die
14 Abbildung 6 zeigt ein Beispiel für gesundes Kolongewebe und im Kontrast dazu Gewebe eines Adenokarzinoms.
1.3.2 Definition, Epidemiologie und Ätiologie des Kolonkarzinoms
Das Kolonkarzinom ist definiert als maligner, die Submukosa infiltrierender Tumor aboral der Ileozäkalklappe liegend (Hamilton et al., 2000). Die Abgrenzung zwischen Rektum- und Kolonkarzinom wird unterschiedlich definiert, eine anatomische scharfe Abgrenzung existiert nicht. Die UICC definiert die Grenze – ausgemessen mit dem starren Rektoskop - bei 16cm oral der Anokutanlinie (Bittinger, 2014; DGHO, 2012; Wittekind & Meyer, 2010). Intraoperativ wird die Grenze anhand des Endes der Taeniae oder der peritonealen Umschlagfalte individuell beurteilt (AWMF, 2014b). Es erfolgt eine Einteilung zwischen sporadischem, familiärem und hereditärem Kolonkarzinom, auf die später näher eingegangen wird.
In Deutschland ist jede siebte Krebserkrankung im Darm lokalisiert, wovon etwa zwei Drittel im Dickdarm auftreten. Das mittlere Erkrankungsalter liegt aktuell bei 71 Jahren für Frauen und 75 Jahren für Männer. Das Lebenszeitrisiko, für die normale Bevölkerung an Darmkrebs zu erkranken, liegt bei 6-7%, daran zu sterben, bei 2-3% (RKI & GEKID, 2013). In den vereinigten Staaten haben die Kolon- und Rektumkarzinome zusammen die dritthäufigste Inzidenz und sind die dritthäufigste Todesursache unter den Karzinomerkrankungen beider Geschlechter. Weltweit sind die kolorektalen Karzinome mit mehr als 1,2 Millionen neuen Fällen pro Jahr die dritthäufigste Karzinomerkrankung (Jemal et al., 2011; Siegel et al., 2014). Risikofaktoren für das Kolonkarzinom sind vielfältig. Genetische Aspekte spielen eine große Rolle, wie eine positive Familienanamnese (AWMF, 2014a; Bonelli et al., 1988; Boutron et al., 1995) und hereditäre Syndrome (DGHO, 2012; Lynch et al., 2009). Ebenfalls ein erhöhtes Risiko weisen u.a. Patienten mit Adenomen (AWMF, 2014a; Citarda et al., 2001) oder chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen auf. Aber auch Faktoren wie steigendes Alter, Tabakkonsum, Adipositas, erhöhter Alkoholkonsum, Bewegungsmangel, Ruhr, intestinale Schistosomiasis, Lymphogranuloma inguinale sowie ballaststoffarme Ernährung und erhöhter Verzehr von rotem Fleisch erhöhen das Karzinomrisiko signifikant (AWMF, 2014b; DGHO, 2012; Müller, 2013; RKI & GEKID, 2013).
1.3.3 Klassifikation nach UICC & Stadiengruppierung, Lokalisation und Metastasierung
60% der kolorektalen Karzinome liegen im Rektum, welches in dieser Arbeit nicht mit einbezogen wird. 15-20% finden sich im Colon sigmoideum, 10% in Caecum und Colon ascendens, der Rest verteilt sich auf die restlichen Dickdarmanteile. Es kann jedoch eine Zunahme der Häufigkeit von Ascendens-Tumoren beobachtet werden, bei denen es sich häufig um HNPCC handelt.
15
TNM-Klassifikation nach UICC Spezifikation
T0 Kein Anhalt für Primärtumor
Tis Carcinoma in situ: intraepithelial oder Infiltration
der Lamina propria
T1 Tumor infiltriert Submukosa
T2 Tumor infiltriert Muscularis propria
T3 Tumor infiltriert durch die Muscularis propria die
Subserosa oder nicht peritonealisiertes perikolisches oder perirektales Gewebe
T4 Tumor infiltriert direkt andere Organe oder
Strukturen und/oder perforiert das viszerale Peritoneum
T4a Tumor perforiert das viszerale Peritoneum
T4b Tumor infiltriert direkt andere Organe oder
Strukturen
N0 Keine regionären Lymphknotenmetastasen
N1 Metastasen in 1-3 regionären Lymphknoten
N1a Metastasen in einem regionären Lymphknoten
N1b Metastasen in 2-3 regionären Lymphknoten
N1c Satellitenherde in der Subserosa ohne
regionären Lymphknotenbefall
N2 Metastasen in 4 oder mehr regionären
Lymphknoten
N2a Metastasen in 4-6 regionären Lymphknoten
N2b Metastasen in 7 oder mehr regionären
Lymphknoten
M0 Keine Fernmetastasen
M1 Fernmetastasen
M1a Fernmetastasen in einem Organ
M1b Fernmetastasen in mehr als einem Organ oder
im Peritoneum
Tabelle 1: TNM-Klassifikation nach UICC (Siegmund & Jäger, 2010; Wittekind & Meyer, 2010).
Stadieneinteilung nach UICC T N M
Stadium 0 Tis N0 M0
Stadium I T1, T2
Stadium IIA T3
Stadium IIB T4a
Stadium IIC T4b Stadium IIIA T1, T2 N1 T1 N2a Stadium IIIB T3, T4 N1 T2, T3 N2a T1, T2 N2b
Stadium IIIC T4a N2a
T3, T4a N2b
T4b N1-2
Stadium IVA Jedes T Jedes N M1a
Stadium IVB Jedes T Jedes N M1b
16 In der Diagnostik sollte zudem das häufig multizentrische Befallsmuster beachtet werden. (Hamilton et al., 2000; Müller, 2013; Onkologie2015, 2015; Thomas & Sobin, 1995).
Zum Zeitpunkt der Diagnosestellung liegen bereits in 25% Fernmetastasen vor. Am häufigsten sind hier Lebermetastasen mit 19%, gefolgt von Lungenmetastasen und Peritonealmetastasen mit je 9%. Seltener finden sich zu Prozentsätzen von <1-2% Metastasen in nichtregionären Lymphknoten sowie in der Haut, den Ovarien, den Knochen und anderen Lokalisationen (AWMF, 2014b). Die Primärtumoren wachsen in der Regel 5-6mal langsamer als die Metastasen. Mit Ausnahme der Tumoren im mittleren Colon transversum erfolgt zumeist eine unipolare Metastasierung (Müller, 2013).
1.3.4 Histologie, Einteilung und Genetik des Kolonkarzinoms
Im Kolon werden zu 85% Adenokarzinome beobachtet (RKI & GEKID, 2013). Beispiele anderer Entitäten sind beispielsweise Siegelringkarzinome, Gallertkarzinome, undifferenzierte Karzinome, Adenoakanthome sowie Plattenepithelkarzinome (Müller, 2013). In dieser Arbeit wird der Fokus daher aufgrund der Häufigkeit auf das Adenokarzinom gelegt. Abbildung 6 (siehe Seite 13) zeigt rechts einen Ausschnitt aus dem Karzinomgewebe. Es wird zwischen verschiedenen Typen des kolorektalen Karzinoms unterschieden. Der sporadische Typ nimmt ca. 75-90% aller Fälle ein. 10-30% entfallen auf Fälle mit familiärem Risiko und 3-4% auf den hereditären Typ (Bogaert & Prenen, 2014; Burt, 2000).
Bei den sporadischen Karzinomen kommt es überwiegend durch eine Anhäufung somatischer Mutationen zu einer schrittweisen Entstehung einer Dysplasie bis hin zu einem Karzinom, entsprechend der Adenom-Karzinom-Sequenz, auf die später genauer eingegangen wird.
Die familiären Kolonkarzinome hingegen beziehen alle Fälle ein, in denen es zu einer Häufung der Kolonkarzinome und somit der Risiken innerhalb der Familie kommt, ohne dass ein bisher bekanntes hereditäres Syndrom nachzuweisen ist. Es konnte gezeigt werden, dass Personen mit einer positiven Familienanamnese für kolorektale Karzinome und Adenome ein signifikant erhöhtes Risiko haben, selbst ein Karzinom zu entwickeln. Hierbei zählen zu den größten Risikofaktoren betroffene Verwandte, bei denen ein Adenom oder Karzinom jung diagnostiziert wurde, zwei oder mehr betroffene Verwandte sowie Verwandte, die an einem Kolonkarzinom erkrankt sind (Johns & Houlston, 2001).
Im Gegensatz zu den sporadischen kommt es bei den hereditären Karzinomen zu einer Keimbahnmutation, die somit an die nächste Generation weitervererbt wird. Zu den hereditären Kolonkarzinomen zählen u.a. das Lynch-Syndrom (auch HNPCC, Hereditäres Nicht-Polypöses Kolonkarzinom) mit 2-3%, die FAP (Familiäre Adenomatöse Polyposis) mit <1% sowie die hamartomatösen Syndrome, zu denen u.a. das Peutz-Jeghers-Syndrom und die FJP (Familiäre Juvenile Polyposis, auch JPS) gehören, mit <0,1% (Burt, 2000; Kim & Kim,
17 2014).
Das Lynch-Syndrom (LS) wird autosomal-dominant vererbt und geht mit einem erhöhten Risiko für kolorektale Karzinome und Endometriumkarzinome sowie einem leicht erhöhten Risiko für weitere Karzinome einher, wie der Ovarien, des hepatobiliären und restlichen gastrointestinalen Traktes, des Gehirns, des Urogenitaltraktes und der Haut (Bogaert & Prenen, 2014; Marra & Boland, 1995). Das Lebenszeitrisiko, ein kolorektales Karzinom zu entwickeln, beträgt zwischen 50-80% (Stoffel et al., 2009). Auslöser des Syndroms ist eine Keimzellmutation in einem der Gene des DNA-Reparatur-Systems, MLH1 (90%), MSH2 (40%), MSH6, PMS2 (Peltomäki, 2005). 2009 konnte außerdem eine Keimzellmutation des Gens TACSTD1 – auch EpCAM-Gen (epithelial cell adhesion molecule gene) genannt − in Zusammenhang mit dem Lynch-Syndrom gebracht werden (Kovacs et al., 2009). Erste Schätzungen ergeben eine Häufigkeit dieser Deletion von 6,3% an der Gesamtheit der Lynch-Syndrome (Niessen et al., 2009). Durch das gestörte Reparatursystem der DNA kommt es vermehrt zu Mutationen und einer stark beschleunigten Adenom-Karzinom-Sequenz (Holinski-Feder & Morak, 2010). Aufgrund der bei diesem Syndrom fehlenden Kolonpolypen als Vorläuferläsionen werden zunächst die Amsterdam-Kriterien sowie die Bethesda-Richtlinien angewandt, um das Risiko für ein LS zu bestimmen (Jasperson et al., 2010; Liu et al., 1996). Damit zwischen einem sporadischen Karzinom und einem LS unterschieden werden kann, werden verschiedene Biomarker angewendet, wie MSI, BRAFV600E Mutationen und DNA-Reparatur-System-Fehler (Pritchard & Grady, 2011).
Die familiäre adenomatöse Polyposis (FAP) wird ebenfalls autosomal-dominant vererbt und äußert sich durch die Ausbildung von hunderten bis tausenden Polypen im Kolon und Rektum. Das Lebenszeitrisiko, an einem kolorektalen Karzinom zu erkranken, liegt bei 100% − zumeist um das 40. Lebensjahr gelegen bzw. 10-15 Jahre nach dem ersten Auftreten der Polypen (Gala & Chung, 2011). Die attenuierte FAP (AFAP) ist eine mildere Form mit Oligopolyposis, bei der das Lebenszeitrisiko bei 69% liegt und sich sowohl die Polypen als auch das kolorektale Karzinom später entwickeln (Burt et al., 2004). Zusätzlich kann es bei beiden Formen zu Polypen und Karzinomen im oberen Gastrointestinaltrakt, kongenitaler Hypertrophie des retinalen Pigmentepithels, Desmoidtumoren, Schilddrüsenkarzinomen und Hepatoblastomen kommen (Björk et al., 2001; Bülow et al., 2004; Galiatsatos & Foulkes, 2006; Legolvan, 2012). Genetisch ist für diese Veränderungen eine Keimzellmutation im Tumorsuppressorgen APC (adenomatous polyposis coli) auf dem Chromosom 5q21 verantwortlich, welche über eine dauerhafte Aktivierung des Wnt-Signalwegs proliferationsfördernd wirkt. Zusätzlich wird durch einen verminderten Abbau von beta-Catenin die Wanderung der Zelle an die Oberfläche verhindert, wo sie abgeschilfert würde (Armaghany, 2012; Kinzler & Vogelstein, 1996; Polakis, 1997). Um die Diagnose stellen zu können, müssen mindestens 100 Polypen gefunden werden und anschließend eine entsprechende Mutation nachgewiesen werden (Gala & Chung, 2011; Jasperson et al., 2010). Häufig findet man eine positive Familienanamnese vor, in 25% handelt es sich jedoch um ‚de novo‘ Mutationen (Bisgaard, 1994; Bogaert & Prenen, 2014). .
18 Zu den hamartomatösen Syndromen gehören das Peutz-Jeghers-Syndrom (PJS) und das Juvenile Polyposis Syndrom (JPS), welche beide autosomal-dominant vererbt werden und sich durch Hamartome vorwiegend im Gastrointestinaltrakt auszeichnen. Das Lebenszeitrisiko, an einem kolorektalen Karzinom zu erkranken, beträgt beim PJS 39%, beim JPS 10-38% (Gala & Chung, 2011; Giardiello et al., 2000; Howe et al., 1998). Ursächlich ist beim PJS eine Keimbahnmutation im LKB1 (STK11), einer Serin-Threonin-Kinase, die u.a. die Apoptose über den p53-Signalweg reguliert. Beim JPS liegen dagegen Mutationen in den Genen SMADH4, BMPR1A und ENG vor, die eine Rolle im TGF-beta/SMAD-Signalweg spielen (Gala & Chung, 2011; Hemminki et al., 1998; Howe et al., 1998).
Ebenfalls den hereditären Syndromen mit erhöhtem kolorektalem Karzinom-Risiko zugehörig sind die MUTYH-assoziierte Polyposis (MAP), das Gardner-Syndrom, das Cowden-Syndrom, das Turcot-Syndrom, die Polymerase Proofreading-assoziierte Polyposis (PPAP) (Palles et al., 2013) und erbliche gemischte Polyposis Syndrome (Hereditary mixed polyposis syndromes, HMPS). Aufgrund ihres seltenen Vorkommens wird hier auf eine detailliertere Darstellung verzichtet.
Der häufigste Ursprung eines Kolonkarzinoms sind Polypen, von denen v.a. klassische tubuläre, tubulovillöse und villöse Adenome, sessile serratierte Adenome (SSA), traditionell serratierte Adenome (TSA) sowie gemischte und hyperplastische Polypen eine große Rolle in der Karzinogenese spielen. Entscheidende Faktoren für ein erhöhtes malignes Potenzial der Adenome sind die Größe >2cm, ein villöses Wachstumsmuster, das multiple Vorkommen sowie das Alter des Patienten (Jørgensen et al., 1993; O’Brien et al., 1990).
Um die im Folgenden erklärten Karzinogenesewege besser nachvollziehen zu können, erfolgt zunächst eine kurze Erläuterung der chromosomalen, genetischen und epigenetischen Instabilitäten bzw. molekularen Gruppen der Karzinome, die hierbei eine Rolle spielen (reviewed by Kim & Kim, 2014).
Chromosomale Instabilität (CIN) bedeutet Zugewinne oder Verluste von ganzen Abschnitten eines Chromosoms, welche u.a. zu Aneuploidie, Amplifikationen sowie Verlust der Heterozygotie führen können. Betroffen sind etwa 85% der sporadischen kolorektalen Karzinome, wobei v.a. weiter aboral liegende Karzinome betroffen sind (Bogaert & Prenen, 2014; Kim & Kim, 2014; Lengauer et al., 1997; Pino & Chung, 2010). Nach Walther et al. sind Karzinome, die mit einer CIN einhergehen, unabhängig von Stadium und Therapie mit einer schlechteren Prognose verbunden (Legolvan et al., 2012; Walther et al., 2008).
Nur ca. 6% aller Nukleotide eines Menschen kodieren für Proteine, von den restlichen Nukleotiden sind weitere 10-20% Mikrosatelliten (Holinski-Feder & Morak, 2010). Diese bestehen aus kleinen repetitiven Sequenzen von 1-6 Basen, u.a. in für Apoptosis und Zellwachstum kodierenden Regionen (Bogaert & Prenen, 2014; Kim & Kim, 2014; Umar, 2004). Da die DNA-Polymerasen an Mikrosatelliten schlechter binden können, kommt es hier häufiger zu Fehlern in einzelnen Basenpaaren. In Kombination mit Fehlern im
19 Reparatursystem der Zellen ergeben sich ideale Voraussetzungen für die Karzinogenese (Fearon, 2011; Kim & Kim, 2014; Umar et al., 2004). Entscheidende Gene des Reparatursystems sind hier MLH1, MSH2, MSH6 und PMS2 (Holinski-Feder & Morak, 2010). Die sogenannten Mikrosatelliteninstabilitäten (MSI) kommen bei ca. 15-20% der sporadischen kolorektalen Karzinome vor (Lengauer et al., 1997; Rajagopalan, 2003). Sie sind mit einer etwas besseren Prognose verbunden und finden sich meist in weiter oral gelegenen Karzinomen (Armaghany et al., 2012; Coppedè et al., 2014). Man unterscheidet zwischen hochgradiger MSI (MSI-H), geringgradiger MSI (MSI-L) und unauffälligen Mikrosatelliten (MSS) (Holinski-Feder & Morak, 2010). . Laut Holinski-Feder et al. ist anzunehmen, dass das gleichzeitige Vorliegen einer CIN und einer MSI für die Zelle letal ist (Holinski-Feder & Morak, 2010).
Beim CpG island methylator phenotype (CIMP) handelt es sich um eine Form der epigenetischen Instabilität, welche zum ersten Mal von Toyota et al. 1999 beschrieben wurde (Legolvan et al., 2012; Toyota et al., 1999). Epigenetik bezeichnet die Mechanismen, welche die Aktivität von Genen beeinflussen können, ohne die eigentliche DNA-Sequenz zu verändern (Coppedè, 2014). Der hierbei am besten erforschte Mechanismus ist die 5‘-Cytosin-Methylierung im CpG-Dinukleotid, welches sich stark gehäuft in Promotorregionen findet, deren Genprodukte den Zellmetabolismus sowie die Zellstruktur beeinflussen (Bettington et al., 2013; Coppedè, 2014; Daniel et al., 2011; Esteller, 2005, 2007; Gardiner-Garden & Frommer, 1987; Lao & Grady, 2011). Da viele Tumorsuppressorgen-Promotoren (z.B. der Gene p16 und MLH1) diese CpG-Inseln aufweisen, werden sie durch die Hypermethylierung inaktiviert, wodurch eine Karzinogenese induziert werden kann (Armaghany et al., 2012; Bettington et al., 2013; Cunningham et al., 1998; Esteller, 2007; Kane et al., 1997; Tannapfel et al., 2010; Toyota et al., 1999). Nach aktueller Studienlage wird davon ausgegangen, dass CIMP-positive kolorektale Karzinome vor allem über den − unten näher beschriebenen − alternativen serratierten Karzinogeneseweg entstehen und mit MSI sowie BRAF- und KRAS-Mutationen assoziiert sind. Weiterhin treten sie häufig erst in höherem Alter, bevorzugt bei Frauen und in weiter oral gelegener Lokalisation auf (Ang et al., 2010; Bardhan & Liu, 2013; East et al., 2008; Grady et al., 2008; Legolvan et al., 2012; Ward et al., 2003; Weisenberger et al., 2006). .
Es lassen sich aktuell drei verschiedene Karzinogenesewege unterscheiden, die sich wiederum nach Jass et al. molekularpathologisch in fünf Subtypen unterteilen lassen, abhängig von der Art und Ausprägung ihrer genetischen Instabilität (Abbildung 8):
Die Adenom-Karzinom-Sequenz (Typ 4 und 5), der alternative serratierte Karzinogeneseweg (Typ 1 und 2) und der Mischtyp (Typ 3) (Jass, 2007; Messmann, 2011). .
20 Abbildung 7: Ableitung molekularer Gruppen 1-5 des kolorektalen Karzinoms basierend auf dem CpG island methylator phenotype-(CIMP)-Status (H, high/hoch; L, low/niedrig; Neg, negative/negativ) und dem Mikrosatelliteninstabilitäts-(MSI)-Status (H, high/hoch; L, low/niedrig; MSS, Mikrosatelliten stabil) (Jass, 2007).
Die Adenom-Karzinom-Sequenz ist der am längsten bekannte Karzinogeneseweg. Durch mehrere aufeinanderfolgende Mutationen kommt es entsprechend einer Multistep-Karzinogenese über den Zwischenschritt eines Adenoms zum Karzinom (Fearon & Vogelstein, 1990; Foulds, 1958; Laurent-Puig et al., 1999; Messmann, 2011). Fearon et al. fanden heraus, dass die Mutationen im Verlauf der Adenom-Karzinom-Sequenz Onkogene aktivieren und Tumorsuppressorgene inaktivieren. Weiterhin stellten sie fest, dass 4-5 Mutationen nötig sind, um einen malignen Tumor entstehen zu lassen. Ihre molekulargenetischen Untersuchungen konnten eine Mutation im Tumorsuppressorgen APC feststellen, welche die Schlüsselmutation für den Beginn der Sequenz darstellt. Im Verlauf kommt es zu Mutationen von KRAS, DCC/SMAD4, PI3KCA, TP53 sowie zu einer chromosomalen Instabilität, weshalb die Adenom-Karzinom-Sequenz heute auch CIN-pathway (chromosomal-instability-CIN-pathway) genannt wird (Abbildung 7) (Fearon & Vogelstein, 1990).
Das Durchlaufen der Adenom-Karzinom-Sequenz dauert mindestens 10 Jahre. Etwa 60% der sporadischen kolorektalen Karzinome folgen diesem Weg. Typ 4 (CIMP-negative/MSS; 57%) betrifft etwa 57% aller kolorektalen Karzinome, ist mikrosatellitenstabil (MSS) und CIMP-negativ und bildet als Vorläuferläsion zumeist tubulovillöse Adenome aus (Jass, 2007; Jass et al., 2006). Typ 5 (HNPCC/CIMP-negative/MSI-H; 3%) ist der Karzinogeneseweg des Lynch-Syndroms und betrifft etwa 3% aller kolorektalen Karzinome. Auf die bereits bestehende Keimzellmutation folgt später ein Ausfall der zweiten Genkopie, woraufhin es zu einem Fehler im DNA-Reparatur-System kommt. Betroffene Gene sind hier u.a. IGF2R, BAX und
21 TGF-beta-RII. Folge der gestörten Reparatur der DNA ist eine stark beschleunigt ablaufende Adenom-Karzinom-Sequenz. Vorläuferläsionen sind hier zunächst konventionelle Adenome, die erst später eine MSI-H entwickeln (Holinski-Feder & Morak, 2010; Jass, 2007).
Abbildung 8: Klassische Adenom-Karzinom-Sequenz des CIN-pathways (Fearon & Vogelstein, 1990; Legolvan et al., 2012).
Weitere 20% der Karzinome entstehen über den alternativen serratierten Karzinogeneseweg, der durch das Vorliegen von CIMP und einer Aktivierung des Signalwegs definiert wird (siehe Abbildung 9). Die dauerhafte Aktivierung des MAPK-Signalwegs durch aktivierende Mutationen v.a. von BRAF und KRAS führt zu einer erhöhten Zellteilung sowie einer erniedrigten Apoptoserate der Zelle und spielt daher eine wichtige Rolle in der Karzinogenese (Bettington et al., 2013; Jass, 2007; Mäkinen, 2007; Rajagopalan et al., 2002). Der molekularpathologische Subtyp Typ 1 (CIMP-high/MSI-H/BRAF; 12%) nach Jass et al. betrifft etwa 12% aller kolorektalen Karzinome und hat sowohl einen CIMP-high- als auch einen MSI-H-Status. Hinzu kommt eine BRAF-Mutation, die zu einer Methylierung des MLH1-Promotors führt, welche wiederum zu einem DNA-Reparatursystem-Fehler führt (Holinski-Feder & Morak, 2010; Jass, 2007). Als Vorläuferläsionen gelten hier hauptsächlich die sessil serratierten Adenome (SSA). Die so entstandenen Tumoren treten bevorzugt in weiter oral gelegener Lokalisation bei älteren Frauen mit positiver Familienanamnese auf (Bettington et al., 2013; Holinski-Feder & Morak, 2010; Samowitz et al., 2005; Torlakovic & Snover, 2006). Häufig liegt bei Erstdiagnose ein bereits fortgeschrittenes Tumorstadium vor, jedoch ohne Lymphknoten- oder Fernmetastasen (Bettington et al., 2013). Beim Typ 2 (CIMP-high/MSI-L oder MSS/BRAF-positiv; 8%) führt die BRAF-Mutation zu einer Methylierung von MGMT (Methylguanin-DNA-Methyltransferase), was nur eine geringe oder keine MSI zur Folge hat. Vorläuferläsionen sind sessil serratierte Adenome, die jedoch auch anteilig traditionell serratierte Adenome sein können. Insgesamt bildet der Typ 2 eine Mischform zwischen Typ 1 und Typ 3. Im Gegensatz zu Typ 1 ist hier die Prognose jedoch schlecht durch ein frühes infiltratives Wachstum des Tumors (Bettington et al., 2013; Holinski-Feder & Morak, 2010; Jass, 2007; Pai et al., 2012; Popovici et al., 2012; Samowitz et al., 2005). Bevorzugte Lokalisation ist das rechte Kolon (Bettington et al., 2013; Jass, 2007).
22 Die letzten 20% der kolorektalen Karzinome folgen einem Mischtyp aus den oben genannten Karzinogenesewegen. Der molekularpathologische Subtyp ist hier Typ 3 (CIMP-low/MSS oder MSI-L/KRAS) nach Jass et al. Es liegt primär eine KRAS-Mutation vor, die - wie die BRAF-Mutation - zu Methylierungen in der gleichen Signalkaskade führt. Allerdings sind hier primär Gene wie p16, MINT1, MINT2, MINT3 1, MGMT betroffen, welche nur zu einer MSI-L oder keiner Mikrosatelliteninstabilität (MSS) führen. Neben diesen Veränderungen kommt es zusätzlich zu Mutationen der Tumorsuppressorgene APC und TP53. Als Vorläuferläsionen zeigen sich sowohl konventionelle als auch serratierte Adenome ohne bevorzugte Lokalisation (Holinski-Feder & Morak, 2010; Jass, 2007; Messmann, 2011).
Abbildung 9: Konzeptuelle Entwicklung von kolorektalen Tumoren mit CIMP (Grady, 2008).
1.3.5 Klinik des Kolonkarzinoms
Die fortgeschrittenen Stadien bei Erstdiagnose lassen sich auf fehlende bzw. unspezifische Frühsymptome zurückführen. Mögliche lokale Symptome sind Blut und Schleim im Stuhl, Änderungen der Stuhlgewohnheiten, leichte Bauchschmerzen, Krämpfe sowie akut auftretende Komplikationen wie z.B. ein Ileus oder eine Perforation (Müller, 2013). Allgemein kann es zur B-Symptomatik mit ungewolltem Gewichtsverlust, Leistungsknick, Symptomen der Anämie sowie paraneoplastischen Syndromen kommen. Lebermetastasen können sich durch Ikterus und Leberinsuffizienz bemerkbar machen, Husten und Dyspnoe wären charakteristisch für eine pleurale oder pulmonale Metastasierung. Selten treten auch neurologische Symptome bei zerebraler Metastasierung sowie Knochenschmerzen bei Skelettmetastasen auf (DGHO, 2012).
1.3.6 Diagnostik und Therapie des Kolonkarzinoms
Das Staging des Kolonkarzinoms besteht aus einer digitalen rektalen Untersuchung, einer kompletten Koloskopie mit Biopsie, der Bestimmung des CEA, einer Abdomen-Sonographie sowie einem Röntgen-Thorax. Bei stenosierenden Tumoren, ausgeprägten Adhäsionen oder sonographisch nicht ausreichender Beurteilbarkeit erfolgt idealerweise zunächst eine CT- oder MR-Kolonographie, die dann postoperativ durch eine komplette Koloskopie vervollständigt werden sollte (AWMF, 2014a; Neri et al., 2002). Auch bei Verdacht auf Fernmetastasen oder Infiltration benachbarter Organe ist ein CT des Abdomens bzw. des
23 Thorax indiziert. Das CT/MRT hat im Vergleich zur Sonographie eine höhere Sensitivität und ermöglicht so am besten die Beurteilung der Ausdehnung der Tumoren, wohingegen die Aussage über den Lymphknotenstatus mit bildgebenden Verfahren unsicher ist (AWMF, 2014a; Bipat et al., 2004; Puli et al., 2009). Da das Kolonkarzinom in 2-3% multipel auftritt, ist eine komplette Koloskopie entscheidend (Müller, 2013).
Im Folgenden sollen die Grundzüge und wichtigsten Aspekte der Kolonkarzinomchirurgie nach den Empfehlungen der S3-Leitlinie (AWMF, 2014b) dargestellt werden. Die Therapie des Kolonkarzinoms erfolgt primär radikalchirurgisch und der Anspruch ist in den Stadien I-III kurativ.
Nach aktueller Studienlage kann bei entsprechender Expertise des Operateurs und geeigneter Selektion sowohl ein laparoskopisches als auch, mit gleichem onkologischem Outcome, ein offenes chirurgisches Vorgehen gewählt werden (AWMF, 2014b; Guillou et al., 2005; Jayne et al., 2010; Kuhry et al., 2008; Liang et al., 2008; Schwenk et al., 2008). Laut Ohtani et al. sind die Vorteile des laparoskopischen Eingriffs ein reduzierter intraoperativer Blutverlust, eine schneller mögliche orale Nahrungsaufnahme sowie eine kürzere Krankenhausaufenthaltsdauer. Auf lange Sicht schienen auch hier keine Unterschiede im Outcome zu bestehen (Ohtani et al., 2011). Ein Nachteil des laparoskopischen Verfahrens ist jedoch der deutlich schlechte Einfluss auf das Gesamtüberleben für den Fall, dass intraoperativ auf ein offenes Verfahren gewechselt werden muss (Messmann, 2011).
Intraoperativ ist zum Staging eine Palpation der Leber - oder beim laparoskopischen Vorgehen und unklaren hepatischen Herdbefunden der intraoperative Ultraschall - und die komplette mesokolische Resektion obligat. Zudem sollte bei Verdacht auf Fernmetastasen eine intraoperative Schnellschnittuntersuchung erfolgen, wenn präoperativ bildgebungstechnisch keine klare Aussage getroffen werden konnte. Bei fraglicher Infiltration benachbarter Organe wäre die histologische Sicherung jedoch kontraindiziert, da die Gefahr der Tumorzelldissemination bestünde.
Die operativen Resektionsgrenzen richten sich nach der lymphatischen Metastasierung. Zunächst werden die parakolischen Lymphknoten in einer max. 10cm messenden Distanz vom Tumor befallen, danach erfolgt die Ausbreitung entlang der versorgenden Arterien bis zu den Lymphknoten der Gefäßstämme (AWMF, 2014b; Tan et al., 2010; Toyota et al., 1995). Entsprechend werden je nach betroffenem Darmabschnitt die entsprechenden versorgenden Gefäße inklusive möglichst vieler anliegender Lymphknoten mit reseziert. Im Einzelnen bedeutet dies folgendes Vorgehen für die einzelnen Tumorlokalisationen, wenn keine erschwerenden Komplikationen vorliegen: Bei einem Karzinom des Caecums und des Colon ascendens erfolgt eine Hemikolektomie rechts mit anschließender terminoterminaler Ileotransversostomie (Messmann, 2011) mit Entfernung der Arteria ileocolica sowie der Arteria colica dextra, bzw. − im Falle eines Fehlens – der entsprechenden die rechte Seite versorgenden Äste der Arteria colica media. Bei Karzinomen der rechten Flexur und des rechten Colon transversum wird eine erweiterte Hemikolektomie rechts mit anschließender
